[工学]第3章缓冲溶液.ppt

化学化工学院,基础化学,南华大学化学化工学院,基础化学教学课件,课件制作 王晓娟,供临床医学、护理学、麻醉医学、 医学影像学、预防医学等专业用,缓 冲 溶 液,第三章,第一节 缓冲溶液及缓冲机制,第三节 缓冲容量和缓冲范围,第二节 缓冲溶液pH的计算*,第四节 缓冲溶液的配制*,第五节 血液中的缓冲系,缓冲溶液及缓冲机制,第一节,实验一,具有抗酸作用,一、缓冲溶液的缓冲作用,实验二,具有抗碱作用,纯水(1L),0.1molL-1HAc,0.1molL-1NaAc,(1L),pH=7.00,pH= 4.75,加入0.01mol,pH= 2.00,pH= 4.66,pH=12.00,pH= 4.84,加入0.01mol,HCl,NaOH,pH= -5.00,pH= -0.09,pH= 5.00,pH= 0.09,加入1L纯水,pH=7.00,pH= 4.75,缓冲作用在加入少量的强酸、强碱或稍加稀释后仍能保持其pH值基本不变的作用。,缓冲溶液具有缓冲作用的溶液。,注意：较浓的强酸和强碱(如HCl和NaOH) 也具有缓冲作用，但不是缓冲溶液,例：,(1) 0.1 molL-1 HAc,(2) 0.1 molL-1 NaAc,组成特点：,均含共轭酸碱对,缓冲溶液的类型,常见缓冲系（共轭酸碱对）,缓冲系 pKa,H3PO4 NaH2PO4 HAc NaAc H2CO3 NaHCO3 NaH2PO4 Na2HPO4 NH4Cl NH3 CH3NH3+Cl CH3NH2 Na2HPO4 Na3PO4,2.12 4.75 6.37 7.21 9.25 10.7 12.67,共轭弱酸,共轭弱碱, HAcNaAc的缓冲机制,HAc + H2O H3O+ + Ac-,NaAc Na+ + Ac-,pH,H+,基本不变,三、缓冲作用机制,抗酸成分, HAcNaAc的缓冲机制,HAc + H2O H3O+ + Ac-,NaAc Na+ + Ac-,pH,OH -,基本不变,+ H2O,抗碱成分,第二节 缓冲溶液的pH值,缓冲公式,pH pKa + lg , HB , B-,（1）pH pKa + lg ,共轭酸,共轭碱,此式为计算缓冲溶液pH的Henderson-Hasselbalch方程式，又称缓冲公式。,同离子效应：H3O+很小 即：HB离解很少,cHBHB，cB-B-,小结：,缓冲溶液是一定浓度的共轭酸和共轭碱的混合液,(2) Ka为共轭酸的酸常数,（4）缓冲溶液的pH主要取决于溶液的pKa,例:已知H3PO4的pKa1、pKa2、pKa3,例：在1L混合液中，含有0.10molL-1 HAc和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75),(1) 计算混合液的pH值,(2) 在此混合液中加入0.01molHCl, 溶液的pH值=?,解:,NaAc + HCl HAc + NaCl,0.09,0.11,(3) 在此混合液中加入0.01molNaOH, 溶液的pH值=?,解:,HAc + NaOH NaAc + H2O,0.09,0.11,例：在1L混合液中，含有0.10molL-1 HAc和0.10molL-1NaAc (HAc:pKa=4.75),(3) 此混合液稀释一倍,溶液的pH值=?,解:,HAc= Ac-= 0.05molL-1,例：将0.10 molL-1的 NaH2PO4 溶液 10.0 ml 和 0.20 molL-1的Na2HPO4 溶液 1.0 ml 混合，计算该混合液的 pH 值。,例：将 0.10 molL-1 盐酸 100 ml 与 400 ml 0.10 molL-1 氨水相混合，求混合后溶液的 pH 值（已知NH3 的 K b = 1.76 10-5）。,缓冲溶液pH的校正,pH=pKa+lg = pKa+lg pH=pKa+ lg +lg,要较精确计算缓冲溶液pH，必须考虑溶液中离子强度的影响，用共轭酸碱的活度来代替它们的平衡浓度，则缓冲溶液pH计算公式可改写为：,式中 lg 为校正因数,缓冲容量和缓冲范围,第三节,缓冲容量,单位体积的缓冲溶液pH改变1时,所需加入一元强酸或一元强碱的量( mol),1、 与缓冲比的关系,总浓度一定时,缓冲容量随缓冲比的变化而规律变化,影响缓冲容量的因素,pKa,O,A,B,该缓冲系可以配制从 pH=pKa1到pH=pKa1的缓冲溶液,例：,缓冲范围,3.755.75,6.218.21,8.2510.25,pH,1,3,5,7,9,11,13,b,d,e,b线：0.1molL-1HAc + NaOH,HAcNaAc,缓冲系,pKa,4.75,d线: 0.01molL-1 KH2PO4+ NaOH,H2PO4-HPO42-,7.21,e线：0.1molL-1NH3 + HCl,NH4+NH3,9.25,= 2.303HBB/C总,2、 与总浓度的关系,总浓度越大，越大,pH,1,3,5,7,9,11,13,b,c,b线：0.1 molL-1HAc + NaOH,c 线：0.2 molL-1HAc + NaOH,pH,1,3,5,7,9,11,13,a,f,a线：HCl,f线：NaOH,具缓冲容量，但 不是缓冲溶液,缓冲比为1时，缓冲容量最大,极大=2.303C总=0.576C总,小结： 影响缓冲容量的因素,1. 缓冲比一定时，c总越大，缓冲能力越强。,2. c总一定时，缓冲比= 1，缓冲能力最强。,3. 缓冲范围： pKa 1 pH pKa 1,缓 冲 溶 液 的 配制,第四节,一、缓冲溶液的配制方法, 总浓度不能太小或太大 (0.050.2molL-1), 计算 n B- 和 n HB, 校正,稳定、无毒,例：要配制pH=7.00的缓冲 溶液应选择哪一种缓冲系?,例：如何配制1L总浓度为0.2 molL-1, pH= 7.00的缓冲溶液。,解：,查表可选用NaH2PO4Na2HPO4： pKa2 = 7.21,缓冲溶液的配制方式:,血液中的缓冲系,第五节,一、 血液的主要缓冲体系是H2CO3-HCO3-,H+ 增加（发高烧、气喘）， 平衡向左,OH-增加（肺气肿、糖尿病), 平衡向右,血浆pH值的计算,pKa = 6.10 CO2溶解 = 1.210-3 molL-1 HCO3- = 2.410-2 molL-1,虽然缓冲比已经超过理论范围，但人体是一个开放系统,细胞内主要缓冲体系是H2PO4- - HPO42-,H2PO4- H+ + HPO42-,肾,肾,H+ 增加, 平衡向左, 肾将多余的H2PO4-从尿中排出； OH-增加, 平衡向右, 肾将多余的HPO42-从尿中排出。,小结 溶液pH值的计算,H3O+=KaC,最简式,一元弱酸,H3O+=Ka1C,多元弱酸,OH-=KbC,OH-=Kb1C,一元弱碱,多元弱碱,先求 H3O+,先求 OH-,H3O+,=KaKa,两性物质,缓冲溶液,pH pKa + lg ,HB,B-,求下列溶液的pH值:,(1) 0.10 molL-1Na2CO3 +0.05 molL-1 HCl,(2) 0.10 molL-1Na2CO3 +0.10 molL-1 HCl,(3) 0.10 molL-1Na2CO3 +0.15 molL-1 HCl,(4) 0.10 molL-1Na2CO3 +0.20molL-1 HCl,已知:H2CO3 Ka1=4.3010-7 (pKa1=6.37) Ka2= 5.6110-11(pKa2=10.25),(1) 0.10 molL-1Na2CO3 +0.05 molL-1 HCl,(2) 0.10 molL-1Na2CO3 +0.10 molL-1 HCl,(3) 0.10 molL-1Na2CO3